Pilha de Pads Personalizada

O design de PCB exige precisão e adaptabilidade. Desde conexões térmicas até formas de pads, cada detalhe importa. Os pads não são mais apenas pontos; eles requerem soluções únicas e sob medida. O Altium Designer 24 permite que você personalize formas de pads, ajuste fino do alívio térmico e domine pads retangulares arredondados/cantos chanfrados para atender aos padrões de fabricação, conquistar espaços apertados e realmente elevar o seu jogo de design. Mergulhe mais fundo nesta funcionalidade aprimorada em nosso novo manual.

Introdução

No mundo acelerado do desenvolvimento tecnológico, é cada vez mais importante ter designs precisos e adaptáveis para placas de circuito impresso (PCBs). À medida que as frequências e complexidades dos sinais aumentam, cada aspecto do design de PCB exige atenção cuidadosa; desde conexões de alívio térmico até a própria forma dos pads.

Os pads, por exemplo, não são mais pontos condutivos básicos. Eles se desenvolveram em diferentes formas e designs complicados, muitas vezes necessitando de soluções únicas feitas especificamente para eles. Além disso, a interação entre pads e preenchimentos de polígonos — as conexões de alívio térmico — ultrapassou as regras padrão para exigir tratamentos feitos sob medida.

Considerando a complexidade acrescida dos componentes e a necessidade de colocá-los em espaços mais apertados, precisamos pensar de forma diferente sobre as formas usuais de pasta e máscaras de solda. A capacidade de personalizar livremente essas formas permite que os designers atendam a padrões de fabricação rigorosos, pegadas de componentes e equilibrem de forma otimizada a soldabilidade e proteção.

Com as últimas adições ao Altium Designer, esses elementos críticos do design de PCB recebem a atenção que merecem; formas personalizadas de pads, personalização de alívio térmico, pads retangulares arredondados e chanfrados, bem como formas personalizadas de pasta/solda agora estão sob o controle direto do designer na seção Pad Stack.

Benefícios do Altium Designer Custom Pads Stack

• Menos Soluções Provisórias Ao permitir a implementação direta de requisitos de datasheets ou processos no design, soluções improvisadas ou ajustes posteriores são reduzidos. Por exemplo, você pode adicionar máscaras de pasta diretamente aos componentes through-hole, eliminando etapas extras de soldagem.
• Mais Engenharia Precisa Alívios térmicos detalhados, geometrias de pads personalizáveis e dimensões precisas de máscaras de solda elevam a integridade da fabricação. Essas características podem ajudar a criar montagens de PCB mais confiáveis — o que é essencial para aplicações de alta frequência.
• Maior Precisão Ao oferecer formas precisas de pads e máscaras, as taxas de sucesso ou a eficiência de produção na fabricação de PCBs podem ser melhoradas. Isso é particularmente importante ao lidar com footprints de componentes pequenos—onde até inconsistências menores podem resultar em uma placa defeituosa.
• Flexibilidade de Design Com controle detalhado sobre as formas dos pads e conexões de alívio térmico, uma gama mais ampla de métodos de montagem e componentes pode ser utilizada. Você pode acomodar componentes com footprints únicos ou projetar uma placa que suporte tanto a montagem automática SMT quanto a through-hole, por exemplo.
• Redução do Risco de Problemas Manter controle sobre as especificações pode ajudar a prevenir potenciais problemas de fabricação. Você pode projetar para evitar problemas comuns como ponte de solda, esferas de solda ou tombstoning.
• Padronização Aprimorada Ao melhorar características importantes das PCBs, estabelecemos novos padrões para precisão e qualidade durante a produção. Com essas melhorias, você pode executar um melhor alinhamento da máscara de solda. Como exemplo, isso seria importante para placas de interconexão de alta densidade (HDI).
• Compatibilidade Adicionada Formas e dimensões de pads personalizáveis aumentam a compatibilidade com vários componentes. Isso pode ser útil ao usar uma mistura de componentes padrão e não padrão no seu design.
• Processo Otimizado Essas funcionalidades simplificam o fluxo de trabalho de design, reduzem soluções alternativas e incorporam diretamente os requisitos na fase de design. Essa otimização pode ser particularmente valiosa em designs complexos de múltiplas camadas.
• Eficiência de Custo Ao limitar a quantidade de revisões e edições, os custos de produção podem ser significativamente reduzidos. Por exemplo, projetar componentes throughhole para soldagem por refusão pode economizar nos custos de soldagem manual.
• Otimização de Espaço Formas e dimensões personalizadas de pads suportam um uso mais eficiente da área de superfície disponível da PCB. Isso é benéfico para designs de alta densidade e componentes com pequenos espaçamentos, especialmente Arranjos de Grade de Esferas (BGAs) que utilizam configurações de via-in-pad.

Resumo das últimas funcionalidades contidas no Custom Pad Stack

Como muitas funcionalidades no Altium, o Custom Pad Stack faz parte de um processo contínuo de desenvolvimento e melhoria. Com o tempo, funcionalidades individuais foram progressivamente adicionadas ao Altium Designer. Agora, elas estão se combinando em uma ferramenta completa, o Custom Pad Stack. 

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Abaixo está uma lista das mais recentes, disponíveis a partir do Altium designer 23.8. Vamos dar uma olhada no que elas nos permitem fazer.

• Painel Otimizado de Empilhamento de Pads: Todas as camadas e opções estão agora organizadas em uma única tabela compacta, permitindo a edição individualizada para cada camada ou opção

• Formas Personalizadas Estendidas: Formas personalizadas podem ser aplicadas além da camada de cobre, expandindo para as camadas de máscara de pasta e máscara de solda. Cada camada pode ser personalizada individualmente.

• Formas Predefinidas Avançadas: Os designers têm a opção de definir constantes predefinidas em cada camada de forma independente.

• Suporte de Deslocamento em Todas as Camadas: A introdução de ajustes de deslocamento para formas predefinidas em todas as camadas oferece outra camada de personalização.

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• Janela Integrada para Pasta: A capacidade de incorporar múltiplas formas em um único empilhamento de pads permite a criação de uma forma de janela para pasta.

• Suporte à Tecnologia Pin-in-Paste (PIP): A funcionalidade estende o suporte para a camada de pasta em pads multi-camadas/através de furos.

• Conexões de Alívio Térmico Ajustadas Automaticamente: O software agora pode ajustar automaticamente o número de alívios térmicos de acordo com o design do pad.

• Edição Manual de Alívio Térmico: Com um controle de usuário aprimorado, os designers podem adicionar, editar ou deletar manualmente pontos de conexão de alívio térmico em pads.

Uso de Pilhas de Pads Personalizados

As pilhas de pads personalizados têm o potencial de melhorar significativamente o processo de design e fabricação de PCBs. Eles oferecem uma solução flexível para footprints de componentes únicos, requisitos de design e restrições de fabricação. Além disso, ter um controle aumentado sobre os parâmetros de design pode permitir uma produção de PCB mais eficiente, econômica e robusta. 

As pilhas de pads personalizados têm o potencial de melhorar significativamente o processo de design e fabricação de PCBs. Eles oferecem uma solução flexível para footprints de componentes únicos, requisitos de design e restrições de fabricação. Além disso, ter um controle aumentado sobre os parâmetros de design pode permitir uma produção de PCB mais eficiente, econômica e robusta. 

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Exemplo 1:

Fazendo uso do QFN-24-4x4mm para este exemplo, demonstraremos como modificar a biblioteca padrão IPC para alcançar os parâmetros recomendados tanto do fabricante quanto do processo de produção. Isso ajudará a minimizar problemas como imprecisões de soldagem, formação de esferas de solda, desalinhamento de componentes e distribuição de calor inadequada

Parâmetros de entrada:

1. Os pin pads devem ser arredondados de um lado, com o lado arredondado próximo ao pad térmico.
2. Removidas lascas de solda menores que 0,1mm.
3. O pad térmico em forma quadrada chanfrado no canto superior esquerdo por 0,25mm.
4. A pasta do pad térmico é reduzida para cobrir 60% da superfície do pad e dividida em quatro seções, espaçadas 0,2mm uma da outra.

I. Modificação da forma dos pads dos pinos para uma forma arredondada de um lado só:

1. No footprint IPC pré-criado, selecione o pad onde você deseja editar a camada de pasta e então, no painel de Propriedades, desça até a região de Empilhamento de Pads.

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2. Na região de Empilhamento de Pads, na linha de Camada Superior, selecione o Retângulo Arredondado no menu suspenso sob a coluna de Forma.

3. Agora, na caixa de Raio do Canto, insira os valores desejados para arredondamento—onde 100% representa um raio igual ao lado menor do pad quando selecionando um único canto ou dois cantos opostos, e metade do lado menor do pad quando selecionando dois cantos adjacentes.

Agora, na caixa Raio de Canto, insira os valores desejados para arredondamento—onde 100% representa um raio igual ao lado menor do pad quando selecionando um único canto ou dois cantos opostos, e metade do lado menor do pad quando selecionando dois cantos adjacentes.

II. Removendo rebarbas de solda menores que 0.1mm:

NOTA: Neste caso, com um espaçamento de 0.15mm entre os pads dos pinos, é necessário preencher completamente os espaços entre a máscara de solda dos pads dos pinos 

1. Selecione todos os pads dos pinos e—na região Pad Stack —na linha Top Solder Mask , selecione a forma Custom Shape no menu suspenso sob a coluna Shape .

2. Em seguida, mude para a camada Solder Mask e adicione um preenchimento ou região quadrada para eliminar espaços entre os pads mais próximos em um deles.

Comando: Botão Direito > Colocar > Preenchimento.

3. Ajuste o tamanho do preenchimento ou região para a dimensão desejada.

4. Em seguida, selecione o elemento adicionado junto com o pad e una ambos.

Comando: Botão Direito do Mouse > Ações da Peça > Adicionar Máscaras Personalizadas Selecionadas ao Pad

5. Repita o mesmo processo para todos os outros pads de pinos, exceto para os mais externos de cada fila.

Note que agora, a máscara de solda modificada não é uma região ou preenchimento separado sobreposto à camada de cobre, mas uma parte integrada da estrutura do pad.

III. Pad térmico em forma quadrada com chanfro no canto superior esquerdo de 0,25mm:

1. Selecione o pad térmico e, na região Pad Stack, então, na linha Camada Superior, selecione o Retângulo Chanfrado no dropdown sob a coluna Forma.

2. Expanda a categoria ▶ Camada Superior e, na caixa de Raio do Canto, insira os valores desejados para o chanfro—onde 100% representa um chanfro igual ao lado menor do pad ao selecionar um único canto ou dois cantos opostos, e metade do lado menor do pad ao selecionar dois cantos adjacentes.

Então, após marcar a opção Selecionar Cantos, podemos desmarcar os cantos onde não queremos aplicar o arredondamento. Neste caso, mantemos apenas um canto marcado e inserimos um valor de 10% para alcançar um chanfro de 0,25mm.

IV. A pasta do pad térmico é reduzida para cobrir 60% da superfície do pad e dividida em quatro seções, espaçadas 0,2mm uma da outra:

1. Selecione o pad térmico e, na região Empilhamento de Pads, na linha Pasta Superior na caixa Porcentagem %, defina um valor de -40% para obter o tamanho da pasta equivalente a uma cobertura de 60%.

2. Agora, conhecendo o valor da margem de -0,317mm, você pode criar quatro pads com tamanho de 1/4 do pad grande e espaçá-los por um valor significativo, que neste caso será de 0,2mm.

3. Agora, selecione os pads de pasta e o pad térmico, e os una. Comando: Botão Direito do Mouse > Ações de Peça > Adicionar Máscaras Personalizadas Selecionadas ao Pad

Note que agora, a camada de pasta modificada não é uma preenchimento/região separada sobreposta à camada de cobre, mas uma parte integrada da estrutura do pad.

Exemplo 2:

O calor pode ser um grande problema quando você está projetando placas de circuito. Agora, o Altium permite que você personalize as configurações de alívio térmico para controlar melhor como sua placa lida com o calor. Vamos ver como fazer isso.

1. Após selecionar o pad, prosseguimos para a janela Pad Stack. Então, na camada de sinal onde queremos fazer alterações, marcamos a caixa de seleção Thermal Relief

2. Agora, após clicar na configuração de Relief, podemos abrir a janela Edit Polygon Connect Style.

3. Além das opções já conhecidas, como 2, 4 Condutores, um novo modo Auto foi adicionado, onde um condutor será colocado em cada lado do pad/via, levando em conta a distância mínima definida entre condutores.

4. Outra adição é a capacidade de editar manualmente os alívios térmicos; você pode adicionar novos, editar ou excluir conexões selecionadas. Para fazer isso, você precisa clicar com o botão direito do mouse no pad e escolher a opção Ação do Pad, em seguida, selecionar a ação que deseja realizar. Após selecionar a opção adequada, você pode facilmente fazer alterações nas conexões.

Conclusões

Os Pads Personalizados no Altium Designer proporcionam um maior grau de controle no design de PCB, possibilitando uma abordagem sob medida para footprints de componentes únicos e reduzindo efetivamente a necessidade de soluções alternativas.

A capacidade de definir independentemente as formas de pasta e máscara de solda aprimora a produção de PCBs ao reduzir defeitos e garantir o alinhamento adequado dos componentes. Isso resulta em processos de produção mais confiáveis e melhora o desempenho do dispositivo, graças à soldagem otimizada e à funcionalidade e durabilidade aprimoradas do produto final.

As funcionalidades recém-introduzidas para alívios térmicos oferecem aos designers maior flexibilidade e controle. Seja adicionando, editando ou excluindo conexões específicas, essas opções personalizadas facilitam o atendimento aos requisitos únicos de qualquer projeto de design de PCB. No geral, é um passo significativo em direção a um processo de design mais personalizado e eficiente.

Com o Сustom Pads Stack, os designers têm maior liberdade criativa, permitindo-lhes não apenas atender, mas superar os requisitos de datasheet/processo. Eles poderiam criar tolerâncias mais apertadas ou designs mais densos, melhorando assim o desempenho da PCB além dos padrões tradicionais, fomentando a inovação no design eletrônico.

Altium Designer continua a crescer, com o desenvolvimento de custom pads stack enfatizando seu compromisso em capacitar os usuários com ferramentas avançadas e precisas para o design eletrônico. Isso reforça sua posição como uma escolha de software líder para profissionais da indústria eletrônica.